[发明专利]可热机械处理的高强高塑Co-Cr-Fe-Ni-V-B-Si共晶高熵合金及制备方法

说明书

本发明提供了一种可热机械处理的高强高塑Co‑Cr‑Fe‑Ni‑V‑B‑Si共晶高熵合金及制备方法。共晶高熵合金的通式为Co_aCr_bFe_cNi_dV_eB_fSi_g，其中，10％≤a≤20％、10％≤b≤20％、10％≤c≤20％、30％≤d≤40％、10％≤e≤15％、5％≤f≤10％和1％≤g≤5％，且a+b+c+d+e+f+g＝100％。a、b、c、d、e、f和g分别为对应元素的摩尔百分比。该共晶高熵合金可通过热机械处理工艺进一步强化，并展现出高的拉伸强度和好的断裂韧性匹配。B和Si元素的加入有利于降低合金制造成本和整体密度，同时也有利于合金的耐摩擦性能和抗氧化性能的提高。

技术领域

本发明涉及高熵合金技术，尤其涉及一种可热机械处理的高强高塑Co-Cr-Fe-Ni-V-B-Si共晶高熵合金及制备方法。

背景技术

自共晶高熵合金概念提出以来，多种共晶高熵合金设计方法被提出，从而使得共晶高熵合金体系得到迅速地发展和壮大。例如FCC+B2系、FCC+BCC系、FCC+Laves系、FCC+σ系、FCC+μ系、BCC+HCP和BCC+B2系等。无论如何，就力学性能而言，仅FCC+B2系共晶高熵合金系在拉伸过程中呈现出韧性断裂，其他共晶高熵合金体系在拉伸过程中均呈现为脆性断裂；就强化手段而言，铸态下共晶高熵合金的力学性能很难进一步强化，主要集中在铸态下力学性能的研究。而热机械处理作为合金强化手段之一，在具有单相固溶体结构的高熵合金体系中得到广泛应用，但对于共晶高熵合金，其软硬两相交替分布的微观组织，这限制了其进一步变形强化工艺的使用，由于硬质共晶相在变形过程中呈现出脆性断裂。就合金成分而言，现在对共晶高熵合金的开发基本上都是基于金属元素，无机非金属化设计被稀少地报道。而对于传统二元共晶合金而言，金属元素与无机非金属结合以实现共晶成分设计已经得到广泛地研究和应用。例如Al-Si，Fe-C和Ti-Si等。无机非金属不仅价格便宜和质量轻，减少了材料设计成本和整体密度，而且其本身优异的特性，使得合金在耐磨性和抗氧化性方面存在巨大地潜力。因此，设计具有无机非金属元素的共晶高熵合金是一个值得研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有共晶高熵合金展现出优异强韧性的体系单一、难以进一步形变强化和合金成分设计很少含有无机非金属元素等问题，提出了一种可热机械处理的高强高塑Co-Cr-Fe-Ni-V-B-Si共晶高熵合金，该共晶高熵合金在简单的热机械处理后，展现出极为优异的拉伸强度和断裂韧性匹配，因此在工程应用领域具有巨大的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可热机械处理的高强高塑Co-Cr-Fe-Ni-V-B-Si共晶高熵合金，通式为Co_aCr_bFe_cNi_dV_eB_fSi_g，其中10％≤a≤20％，10％≤b≤20％，10％≤c≤20％，30％≤d≤40％，10％≤e≤15％，5％≤f≤10％，1％≤g≤5％，且a+b+c+d+e+f+g＝100％；a、b、c、d、e、f和g分别对应元素的摩尔百分比。

进一步地，所述通式Co_aCr_bFe_cNi_dV_eB_fSi_g中，a＝b＝c＝d/2，且e：f：g＝6：3：1。

本发明的另一个目的还公开了一种可热机械处理的高强高塑Co-Cr-Fe-Ni-V-B-Si共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、打磨清洗

将Co、Cr、Fe、Ni、V金属单质原料表面的氧化皮和杂质打磨干净并进行超声清洗，而无机非金属单质原料B和Si仅进行超声清洗，将所需单质原料清洗完毕后进行晾干，并分别装入密封袋中备用；